Hallo an alle!
Ich brauche für ein Schulprojekt eure Hilfe:
Es geht um Ultraschallentfernungsmessung und meine Aufgabe ist eine
Schaltung zu entwerfen, die die laufzeitabhängige Dämpfung kompensiert.
Dazu soll sie folgende Funktion nachbilden:
c*t * exp(a*c*t)
wobei c die Schallgeschwindigkeit, t die Laufzeit und a die
Dämpfungskonstante sind.
Leider hab ichs nicht so mit Analogschaltungen - vielleicht kann mir mal
wer weiterhelfen...
Achja: Multiplizierer hab ich natürlich fertig, mein Problem ist eher
das mit der Laufzeit in die Schaltung zu bringen.
Vielen Dank schon mal
Andi
Wenn du den Multiplizierer schon fertig hast um obiges Produkt zu
berechnen dann kanst du den exp(a*c*t) anteil mit einem RC - Glied
erzeugen.
Du startest zu begin deiner Impulsausgabe mit dem laden eines
Kondensators ueber einen Widerstand. Dessen Ladezeitkonstante ist ja
bekanntermassen
u(t) = ub*(1-exp(-t/T))
mit ub = Betriebsspannung , T = R*C , t = zeit , u(t) = Zeitabhaengige
spannung.
Normalerweise wird es aber anders gemacht. Der uC zur Steuerung des
ganzen schaltet in gewissen Abstaenden einfach per Analogschalter die
Verstaerkung um. Falls dir das zu grob ist gibst noch die moeglichkeit
per Multiplizierendem DAC die Verstaerkung feiner um zuschalten. Dazu
berechnent der uC den Verstaerkungsfaktor nach deiner Formel und gib
diesen auf dem DAC aus.
Gruss Helmi
Danke für die schnelle Antwort, das Problem ist folgendes:
Das GANZE Teil soll analog werden!
Der Eingangsverstärker wird von einem Kollegen mit dem MAX2034
realisiert und ich soll als Verstärker den MAX2035 (oder MAX2037 - rel.
ähnlich) verwenden. Der MAX2035 hat einen differentiellen Eingang mit
dem man die Verstärkung einstellen kann (-2V heißt volle Verstärkung,
+2V heißt geringste Verstärkung!)
Und jetzt muss ich mir die Schaltung vor diesem differentiellen Eingang
überlegen.
andi
Nur mal so auf die schnelle ohne mir jetzt das Datenblatt vom MAX2035
genau durchzulesen sollte dir diese Schaltung eine e-funktionsformige
Spannung erzeugen. Das C must du halt so bestimmen das es deinen Zeiten
entspricht. Wenn der Transistor sperrt beginnt die Spannung zu steigen
und dein VGA wird immer mehr verstaerken. Eventuell ich bin mir nicht
sicher must du noch VGCTL+ und - tauschen.
Gruss Helmi
Die Lade-/Entladefunktion eines Kondensators ist eine negative
Exponentialfunktion. Um auf die von Andi gewünschte positive
Exponentialfunktion zu kommen, müsste man noch den Kehrwert des
Signals bilden, wofür es natürlich ebenfalls Schaltungen gibt.
Zusätzlich muss das Ganze noch mit t (also einer linearen
Rampenfunktion) multipliziert werden. Die lineare Rampe kann bspw.
durch Laden eines Kondensators mit einem konstanten Strom gewonnen
werden.
Es geht aber einfacher: Beim MAX2035 scheint die Verstärkung
(zumindest näherungsweise) exponentiell von der Steuerspannung
abzuhängen. Also muss nicht die Funktion
sondern
erzeugt werden.
Dazu müssen eine Rampenfunktion (Laden eines Kondensators mit
Konstantstrom), eine Logarithmusfunktion (Rampe durch Logarithmierer)
und eine konstante Funktion (Konstantspannung) generiert und alle drei
Signale addiert werden. Die Konstanten C1, C2 und C3 sind entsprechend
anzupassen und können evtl. über Potis einstellbar gemacht werden.
Das Summensignal kann, wie von Helmi gezeigt, in ein differentielles
Signal umgewandelt werden, das dem Steuereingang des MAX zugeführt
wird.
Einen Multiplizierer brauchst du also nicht, aber statt dessen einen
Rampengenerator, einen Logarithmierer und einen Addierer. Alle drei
sind aber relativ leicht zu realisieren.
hallo nochmal!
danke für eure antworten.
muss aber nochmal nachfragen: Woher weiß ich dass die Verstärkung
exponentiell von der Steuerspannung abhängt?
Ich schließe jetzt mal aus dem Diagramm (weil linear auf einer log.
Skala) ? Bin ich da richtig?
und wie soll so ein rampengenerator ausschauen? Hab da mal gegoogelt
aber auch nix brauchbares gefunden.
mfg andi
>Ich schließe jetzt mal aus dem Diagramm (weil linear auf einer log.>Skala) ? Bin ich da richtig?
Ja
>und wie soll so ein rampengenerator ausschauen? Hab da mal gegoogelt>aber auch nix brauchbares gefunden.
Lineare Rampe erhaelst du wenn du in meiner Schaltung R1 durch eine
Konstantstromquelle ersetzt (Transistor) und R9 weglaesst. Dann sollte
sich am C b.z.w. am OP-Ausgang eine lineare Rampe ergeben.
Gruss Helmi
Die Standardanwendung nimmt fuer dieses Problem einen
spannungsgesteuerten Verstaerker. nachschauen unter VGA, zB bei Analog
Devices. Dort einen aussuchen der linear in dB ist, Dann eine Rampe
anlegen und gut ist.
3352 schrieb:
> Die Standardanwendung nimmt fuer dieses Problem einen> spannungsgesteuerten Verstaerker. nachschauen unter VGA, zB bei> Analog Devices. Dort einen aussuchen der linear in dB ist
Der MAX2035, den Andi ausgesucht hat, ist genau so etwas, nur eben
nicht von Analog, sondern von Maxim.
> Dann eine Rampe anlegen und gut ist.
Nur die Rampe ist ein Bisschen zu wenig, zumindest dann, wenn das
Ergebnis genau sein soll. Durch die Rampe und die exponentielle
Charakteristik des VGA wird zwar die dämpfungsbedingte
Schalldruckabnahme kompensiert, nicht aber die Schalldruckabnhame
infolge der radialen Schallausbreitung. Diese ist in Andis Formel
durch den Faktor t vor der E-Funktion berücksichtigt.
Du hast natürlich insofern recht, dass man diesen Faktor t in vielen
Anwendungsfällen einfach vernachlässigen kann, da der Dynamikbereich
der Gesamtschaltung trotz der Laufzeitkompensation ohnehin sehr groß
sein muss. Dann genügen aber meist auch einige wenige, diskret
einstellbare Verstärkungsstufen. Es gibt aber auch Anwendungen, wo es
durchaus sinnvoll ist, die Kompensation möglichst ganau zu machen.
Vielleicht schreibt Andi mal, wozu er dieses US-Entfernungsmesssystem
einsetzen möchte.
ich brauch das ganze deahalb so genau, weil nicht nur die Entfernung
gemessen, sondern auch auf die Oberfläche geschlossen werden soll.
Wenn man also die laufzeitabhängige Dämpfung exakt kompensiert bleibt
nur noch die Dämpfung der Oberfläche des Reflektors übrig.
Das soll das Ganze irgendwann mal machen...
mfg andi
Ok, dann sollte man das linke t in der Formel lieber nicht weglassen.
Wobei diese Oberflächenbestimmung natürlich nur dann sauber
funktionieren kann, wenn die Fläche ausreichend groß (sonst wird bei
großen Abständen evtl. ein kleinerer Ausschnitt der Schallkeule
reflektiert als bei kurzen Abständen) und eben ist und genau
rechtwinklig zur Sensorachse liegt.
hallo!
eine kurze frage:
wie kann man die Schaltung(Rampe) von Helmut Lenzen schnell umbauen,
dass sie nicht von 0 auf 5 V geht, sondern von 0 auf -2.
danke schon mal,
gast
Eine negative Rampe erhältst du dadurch, dass du links vom OpAmp
- die positive Versorgungsspannung durch eine negative ersetzt,
- den PNP- durch einen NPN-transistor ersetzt und umgekehrt,
- die Dioden umdrehst und
- falls der Kondensator gepolt ist, diesen ebenfalls umdrehst.
Das Rücksetzsignal muss jetzt natürlich auch negativ sein. Die
Versorgungsspannung des OpAmps muss ins Negative verschoben werden.
Beim einem LM358/324 würde sich GND als positive und -5V als negative
Versorgungsspannung anbieten.
Alternativ kannst du die Schaltung so lassen, wie sie ist, und hinter
den OpAmp einen zweiten als invertierenden Verstärker schalten.
